【導(dǎo)讀】300MW機組凝結(jié)水泵高壓變頻。技術(shù)應(yīng)用研究報告。附件4、#1凝結(jié)水高壓變頻改造進線出線二

　　

【正文】 頻器正常停機 變頻器裝置的正常停機操作是指變頻器按照設(shè)定的停機時間不斷減小輸出頻率和輸出電壓，直至停機。是一種主動停機過程，不會對系統(tǒng)造成任何沖擊或損壞。 ? 確認要進行正常停機操作。 ? 降低變頻調(diào)節(jié)頻 率至最低設(shè)定頻率，控制室跳開進線斷路器。 ? 確認進線斷路器在分閘位置。 ? 關(guān)閉控制輔助電源。 ⑶ 變頻器及進出線刀閘與電源斷路器之間的閉鎖 出線刀閘和斷路器之間閉瑣是關(guān)系變頻安全、凝結(jié)水泵工作和備用泵可靠聯(lián)鎖的關(guān)鍵所在，同時也是保證操作安全的關(guān)鍵，在該問題上高度重視，多次組織專業(yè)人員論證。 首先保證變頻器致命故障跳開 6KV 電源開關(guān)，避免故障擴大；其次防止變頻器旁路和輸出不同步并列引起短路故障；同時防止變頻高壓柜門誤打開、風(fēng)扇停止及控制電源消失失控和超溫問題。邏輯如下圖所示。 控制電源消失風(fēng)扇停止高壓柜開變頻器故障出線刀閘合閘旁路刀閘合閘出口跳6KV電源開關(guān)ORAND圖表 9 變頻器及進出線刀閘與電源斷路器閉鎖邏輯框圖 27 ⑷ 、兩臺凝結(jié)水泵聯(lián)鎖 A 凝結(jié)水變頻運行， B 泵備用 留原有聯(lián)鎖方式不變，但必須保證變頻運行時出現(xiàn)影響輸出的故障，應(yīng)跳開 6KV 斷路器。 6 KV 斷路器跳閘備用泵自動位熱控壓力聯(lián)鎖 聯(lián)鎖啟動B凝結(jié)水泵ANDOR圖表 10 凝結(jié)水 A 泵變頻運行 B 泵工頻備用邏輯框圖 B 泵工頻運行， A 泵備用 考慮到變頻器啟動時間較長，經(jīng)測試，從 6kV 斷路器合閘到變頻升至初始轉(zhuǎn)速需要180S,變頻備用方式，備用 聯(lián)啟時間太長，不能滿足機組凝結(jié)水系統(tǒng)要求。 備用泵自動位旁路刀閘合閘備用開關(guān)跳閘熱控壓力聯(lián)鎖ORAND聯(lián)鎖啟動A凝結(jié)水泵圖表 11 凝結(jié)水 B 泵工頻運行 A 泵工頻備用 ⑷ 、進線、出線刀閘、電源斷路器之間的閉鎖 設(shè)計的主要考慮方面： ? 嚴格遵守電力安規(guī)，防止帶負荷操作刀閘； ? 防止旁路和變頻同時帶電，甚至同時運行。 ? 進線刀閘、出線刀閘、電源斷路器之間的閉鎖邏輯見圖表 12： ? 總之，本次高壓變頻改造設(shè)計考慮了現(xiàn)場操作簡單方便，聯(lián)鎖及閉瑣可靠。通過控制邏輯保證人身安全、設(shè)備安全和機組穩(wěn)定。 28 旁路刀閘分閘AND變頻器允許啟動6 KV 斷路器分閘 進線刀閘操作條件進線刀閘分閘出線刀閘分閘AND旁路刀閘操作條件6 KV 斷路器分閘旁路刀閘分閘AND6 KV 斷路器分閘出線刀閘合閘旁路刀閘分閘AND進線刀閘合閘出線刀閘操作條件圖表 12 進線、出線刀閘、電源斷路器閉鎖邏輯框圖 、熱控控制 因變頻方案采用一拖一的方式，工藝部分只是把 A 凝結(jié)水泵改為變頻控制。熱控控制要求如下： ? 當(dāng) A 凝結(jié)水泵由變頻方式啟動時，延時 180 秒聯(lián)開出口門，當(dāng) A 凝結(jié)水泵由工頻方式啟動時，延時 30 秒聯(lián)開出口門。當(dāng)變頻器旁路刀閘在分閘狀態(tài)且凝結(jié)水泵 A 運行成立時，凝結(jié)水泵為工頻方式起動；當(dāng)變頻器旁路刀閘在斷開狀態(tài)且凝結(jié)水泵 A 運行成立時，凝結(jié)水泵為變頻方式起動 ? 當(dāng) B 泵備用時，若 A 凝結(jié)水泵跳閘或變頻器跳閘時 B 泵聯(lián)鎖啟 動。 ? 當(dāng) B 泵運行時， A 泵以工頻方式備用。因此， A 凝結(jié)水泵變頻器旁路刀閘在合閘狀態(tài)是 A 泵可以投入聯(lián)鎖的允許條件之一。 ? 當(dāng)凝結(jié)水母管壓力低于 并延時 3 秒后聯(lián)鎖啟動備用泵條件不變，以保證低旁減溫水用水。 29 F （ X ）機 組 負 荷（ G R 0 0 4 ）T1 5 %YN調(diào) 門 超 馳 開 邏 輯T 1 5 %YN調(diào) 門 超 馳 關(guān) 邏 輯＋速 率 0 . 3 % / S速 率 0 . 6 % / S負荷3 0 0 W M開度5 %7 0 %＋AND調(diào) 門 超 馳 控 制 按 鈕 投 入凝 結(jié) 水 泵 母 管 壓 力 1 . 7 5 M P a除 氧 器 水 位 過 不 高 于 2 5 0 0凝 結(jié) 水 泵 出 口 母 管 壓 力 與 除 氧 器壓 力 之 差 0 . 4 M P AB 凝 結(jié) 水 泵 不 運 行調(diào) 門 超 馳 開 邏 輯AND調(diào) 門 超 馳 關(guān) 邏 輯凝 結(jié) 水 泵 母 管 壓 力 1 . 7 M P a除 氧 器 水 位 過 不 低 于 2 1 0 0調(diào) 門 超 馳 控 制 按 鈕 投 入0 %0 %T凝 結(jié) 水 泵B 聯(lián) 鎖 啟動 請 求2 秒 鐘 脈 沖除 氧 器 水 位 調(diào) 整 門 M / A 站 超 馳 控 制線YN圖表 13 除氧器水位調(diào)整門控制凝結(jié)水泵母管壓力邏輯圖 ? 當(dāng) A 泵以變頻方式運行時，除氧器水位由泵的轉(zhuǎn)速控制，凝結(jié)水母管壓力由除氧器水位調(diào)門控制。 ? 除氧器水位調(diào)門 M/A 站和凝結(jié)水泵 A 變頻器轉(zhuǎn)速控制 M/A 站自動方式互鎖。 ? 除氧器水位調(diào)整門超馳控制按鈕投入 條件是凝結(jié)水泵 A 在變頻運行方式。 ? 當(dāng)除氧器水位調(diào)整門超馳控制按鈕投入時，除氧器水位調(diào)門 M/A 站切至跟蹤狀態(tài)。 ? 修改凝結(jié)水控制畫面 30 在該畫面上增加變頻器、刀閘的各種狀態(tài)顯示。增加變頻器控制除氧器水位的 M/A站，變頻器控制除氧器水位單 /三沖量選擇站，除氧器水位調(diào)整門超馳控制站，凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動的報警信號等。 ? 增加、修改控制邏輯 變頻器控制水位的邏輯是典型的單 /三沖量水位控制邏輯，不再具體給出。除氧器水位調(diào)整門控制凝結(jié)水泵母管壓力的邏輯如 表 13 所示。 五、項目實施情況 在項目選定后，公司內(nèi)部領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員立即開展 工作，成立了項目組織機構(gòu)，進行了具體分工，編制了《湛江發(fā)電廠高壓變頻改造工程計劃報告》，對項目進度工期要求，質(zhì)量驗收等作了具體計劃安排。 經(jīng)過變頻方案嚴謹論證選擇，變頻的控制方式、閉鎖方式科學(xué)制定，在此基礎(chǔ)上，組織專業(yè)編制設(shè)備技術(shù)規(guī)范和招標文件，在公司招標小組的正確領(lǐng)導(dǎo)下，嚴格按照制度程序，通過專家組認真科學(xué)評標，選定廣東粵能能源發(fā)展有限公司進口的美國羅賓康變頻裝置、東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司引進的日本日立變頻技術(shù)生產(chǎn)的變頻裝置。又經(jīng)過慎重考慮同意廣東明陽龍源電力電子有限公司生產(chǎn)的國產(chǎn)變頻裝置在我廠試 運行。 名 稱 變頻設(shè)備型號 主要設(shè)備廠家 1機組 A凝結(jié)水變頻器 PH661000(1340HP,6000V,140A) 羅賓康（ ASIROBICON） 3機組 A凝結(jié)水變頻器 DHCVERTMY1320/6B 東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司 4機組 A凝結(jié)水變頻器 MLVERTS06/ 廣東明陽龍源電力電子有限公司 圖表 14 凝結(jié)水泵頻器安裝位置型號及廠家 在施工期間統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，對施工質(zhì)量，工期進度、質(zhì)量驗收等進行嚴格控制和督促，對施工中存在的問題，碰到的難題，科學(xué) 決斷，謹慎處理。同時制定了機組凝結(jié)水泵變頻改造技術(shù)方案和試驗方案，施工單位根據(jù)安裝、試驗實際制定相應(yīng)的施工方案。經(jīng)過各個專業(yè)及部門的精心組織，變頻廠家密切配合，積極主動解決現(xiàn)場出現(xiàn)問題。充分利用機組小修機會進行現(xiàn)場施工，每套變頻的安裝時間大約在 15 天左右。在 2020年 10 月 4 機組 A 凝結(jié)水泵的變頻改造投入運行， 2020 年 12 月 1 機組 A 凝結(jié)水泵的 31 變頻改造投入運行， 2020 年 2 月 3 機組 A 凝結(jié)水泵的變頻改造投入運行。 、現(xiàn)場改造中遇到的問題 ? 變頻最低給定頻率 頻率低電機啟動電流小、啟動力矩小，電機可能 不能啟動，頻率高電機啟動力矩大，啟動電流大。為了讓電機啟動正常，對變頻器沖擊電流盡量小，同時滿足凝結(jié)水泵要求，防止轉(zhuǎn)速低，凝結(jié)水泵無出力打悶泵，水汽化，損傷水泵。經(jīng)過反復(fù)試驗最后確定變頻器最低給定頻率 15HZ，電機轉(zhuǎn)速 450r/min，這樣變頻器一啟動電機就達到這一轉(zhuǎn)速，再根據(jù)機組運行情況調(diào)節(jié)，或投入自動方式運行； ? 高壓核相 高壓核相是保證接線正確性，變頻輸入正確性的關(guān)鍵，是非常重要的一步，為了核相全面徹底，保證現(xiàn)場安全，特編制了凝結(jié)水高壓變頻改造一次系統(tǒng)試驗方案，首先采用 380VAC 加壓核對一次接線的正 確性，其次變頻旁路工頻方式，試轉(zhuǎn)電機，看轉(zhuǎn)向的正確性；最終應(yīng)在變頻方式下試轉(zhuǎn)電機，以測定電機轉(zhuǎn)向。這樣才能保證接線正確，變頻和工頻運行電機轉(zhuǎn)向都正確。 ? 變頻器控制水位的邏輯測試，參數(shù)優(yōu)化 該項工作主要分三步進行： 第一步、除氧器水位調(diào)整門手動，選擇單沖量，變頻器轉(zhuǎn)速控制 M/A 站投入自動，分別做除氧器水位 3%、 5%、 10%的定值擾動試驗，整定出變頻器控制水位的 PI 參數(shù)； 第二步、投入除氧器水位調(diào)整門超馳控制按鈕，選擇單沖量，變頻器轉(zhuǎn)速控制 M/A站投入自動，分別做除氧器水位 3%、 5%、 10%的定值擾動試驗 ，整定出變頻器控制水位的 PI 參數(shù)、 負荷與除氧器水位調(diào)整門對應(yīng)開度的函數(shù) f(x)、調(diào)門開關(guān)速率、超馳開關(guān)切換器 T 的 S1 與 S2 的切換時間； 第三步、投入除氧器水位調(diào)整門超馳控制按鈕，選擇單沖量，變頻器轉(zhuǎn)速控制 M/A站投入自動，以事故按鈕方式打閘 A 凝結(jié)水泵， B 泵應(yīng)正常聯(lián)啟，整定 B 泵聯(lián)鎖啟動請求脈沖時間。本步試驗風(fēng)險較大。 三沖量的試驗同單沖量，在此不述。 邏輯測試、參數(shù)優(yōu)化過程的注意事項： A、負荷與除氧器水位調(diào)整門對應(yīng)開度的函數(shù) f(x)要以歷史曲線為依據(jù)，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)增大函數(shù) f(x)的輸出值，以減少凝 結(jié)水母管壓力的波動； B、超馳開關(guān)切換器 T 的 S1 與 S2 的切換時間要長一些，我們這里是 350 秒，即S4=S5=70，以減少凝結(jié)水母管壓力的劇烈波動； 32 C、關(guān)門的速率要比開門的速率大，以確保凝結(jié)水母管壓力不低于 ； 變頻裝置的旁路系統(tǒng)建議使用小車型隔離刀閘，當(dāng)初我們見到變頻器廠家采用手拌式刀閘，一個旁路柜裝了三把這樣的 6KV 刀閘，我們認為不是非?？煽浚职枋降堕l機械強度弱，接觸面太小，五防功能不完備，尤其是出現(xiàn)誤操作時直接威脅操作人員的生命安全。 設(shè)備安全問題。高壓變頻器雖然是節(jié)能要求發(fā)展的趨勢，但是 不是一個非常完善的設(shè)備，不能象高壓開關(guān)、變壓器、電動機那樣成熟。在設(shè)備五防閉鎖、高低壓的隔離都成在或多或少的問題，如有的變頻器沒有高壓柜門打開聯(lián)跳變頻器的邏輯，存在誤開門觸電的可能，有的變頻器的濾網(wǎng)與高壓帶電部分無可靠隔離，僅靠 3040CM 空氣絕緣，這是不夠的。有的設(shè)備抗電源波動能力低，在廠用電切換過程中變頻器停止輸出，又不跳電源開關(guān)，電氣聯(lián)鎖不能成功啟動，直接威脅機組安全。 、引發(fā)的新問題 高壓變頻應(yīng)用在我公司是一種新設(shè)備，與傳統(tǒng)認識、操作習(xí)慣不一致，上變頻后引發(fā)一些新的問題，主要有： ? 電機絕緣測 試問題。傳統(tǒng)測試 6KV 電機絕緣在開關(guān)柜下端，高壓電纜頭出直接測試對地絕緣情況，增加了變頻器，高壓電纜直接接到變頻器的輸入端，大部分變頻器是不允許測量輸入端絕緣的。這就要求測試電機絕緣必須在變頻之后，并且需要斷開變頻輸出端才能測試電機絕緣。 ? B 凝結(jié)水泵定期切換問題。傳統(tǒng)中工作和備用設(shè)備按運行規(guī)程定期切換，但是采用一拖一的變頻配置方案，定期切換勢必損失節(jié)能效果。為了提高變頻節(jié)能效果，根據(jù)設(shè)備運行狀況，需要改變傳統(tǒng)的按月切換制度，是采用定期啟動備用泵 B 保證備用設(shè)備正常，還是減少備用泵 B 運行時間，如每月只運行 5 天，以保證其備用設(shè)備的正常性，需要進一步積累運行經(jīng)驗。目前我公司暫時按照前一種方式，定期啟動備用泵 B，認為變頻運行方式對電機沖擊小，運行轉(zhuǎn)速低，對水泵、電機等設(shè)備磨損小，故障率降低，變頻運行的電機及水泵設(shè)備使用壽命明顯延長，可以長期運行。 ? 定期檢驗問題。傳統(tǒng)設(shè)備都按期定檢或?qū)嵭袪顟B(tài)檢修，一般都有相應(yīng)的規(guī)程作參考，變頻器目前還未見到有相應(yīng)技術(shù)規(guī)程，檢驗周期、項目、內(nèi)容都都沒有依據(jù)可查，現(xiàn)有三個品牌的變頻器的調(diào)試、檢修等技術(shù)文件都不夠全面和成熟，這也 33 需要進一步積累經(jīng)驗，同時希望行業(yè)及廠家進一步完善。 ? 維護備件問 題。目前我公司的變頻器是三個品牌、三個不同廠家，設(shè)備元器件型號尺寸是全部不同，就連小車隔離刀閘都是如此，備件實在困難，是各備一套還是出故障讓廠家修理，很難確定。目前這一年內(nèi)是保修的。 ? 技術(shù)培訓(xùn)問題。現(xiàn)在培訓(xùn)定位不清楚，是能修理變頻還是簡單維護，一般大多數(shù)兄弟單位采用出現(xiàn)故障廠家維護，這樣技術(shù)培訓(xùn)方式和目標就不同。目前我公司基本是靠設(shè)備廠家修理維護。 六、高壓變頻應(yīng)用研究效果 凝結(jié)水泵在改為變頻控制后，除氧器水位控制良好，母管壓力控制到預(yù)期目標。 、節(jié)能顯著 變頻器的一般效果是節(jié)電 30%～ 60%。變頻器 可以明顯的提高節(jié)能水平。根據(jù)我公司的凝結(jié)水泵負荷情況，為了保持凝結(jié)水出口壓力需要，除氧器水位調(diào)整門不能全開，開度保持在一定范圍內(nèi)，在此種情況 : ⑴ 變頻運行比工頻運行在 6KV 斷路器處電流明顯下降 測定時間 日平均電流 A 變頻運行電流下降率 平均負荷 MW 變頻 工頻 2020 年 4 月 8 日 % 1 機組 206． 88 2 機組 2020 年 6 月 29 日